生態(tài)學(xué)家發(fā)現(xiàn)美國(guó)東部帝王蝶正推遲秋季遷徙

物候變化（Phenological Change）是指生物生命周期中的周期性事件（如開(kāi)花、遷徙、繁殖等）發(fā)生時(shí)間的變化。這些變化通常與氣候和環(huán)境的季節(jié)性變化密切相關(guān)。物候變化是生態(tài)系統(tǒng)對(duì)氣候變化最直接的響應(yīng)之一，對(duì)物種的生存、繁殖以及生態(tài)系統(tǒng)的平衡具有重要影響。理解物候變化的機(jī)制和影響，并采取有效的應(yīng)對(duì)措施，是保護(hù)生物多樣性和維持生態(tài)系統(tǒng)功能的關(guān)鍵。

物候變化的主要表現(xiàn)有：許多植物因春季氣溫升高而提前開(kāi)花，例如櫻花、杏花等。秋季氣溫升高可能導(dǎo)致樹(shù)木葉片變色和落葉時(shí)間推遲。氣候變暖導(dǎo)致植物生長(zhǎng)季延長(zhǎng)，尤其是在溫帶和寒帶地區(qū)。許多候鳥(niǎo)和昆蟲(chóng)（如帝王蝶）的遷徙時(shí)間因氣候變化而提前或推遲。一些動(dòng)物的繁殖時(shí)間因溫度升高而提前，例如鳥(niǎo)類(lèi)產(chǎn)卵時(shí)間提前。氣候變暖可能導(dǎo)致冬眠動(dòng)物提前蘇醒。

近日，發(fā)表于《動(dòng)物生態(tài)學(xué)期刊》（Journal of Animal Ecology）的由蒙大拿州立大學(xué)生態(tài)學(xué)家團(tuán)隊(duì)領(lǐng)導(dǎo)的一項(xiàng)題為“夏季繁殖物候?qū)W對(duì)帝王蝶種群統(tǒng)計(jì)的影響”（Implications of summer breeding phenology on demography of monarch butterflies）的研究詳細(xì)記錄了帝王蝶（Danaus plexippus）的日期、時(shí)間、地點(diǎn)和數(shù)量，創(chuàng)建了一個(gè)數(shù)據(jù)集，精確地確定氣候變化如何影響道奇營(yíng)（Camp Dodge）帝王蝶種群在21世紀(jì)的遷徙模式。這項(xiàng)研究是氣候變化對(duì)三種生態(tài)上重要的蝴蝶物種影響的更大規(guī)模研究的一部分，這些蝴蝶數(shù)量正在減少。該研究位于美國(guó)東部帝王蝶夏季繁殖范圍的核心地帶。

帝王蝶（雌性）。?Kenneth Dwain Harrelson

密歇根州立大學(xué)文理學(xué)院生態(tài)學(xué)系教授兼系主任Diane M. Debinski是這篇論文的主要作者，該論文詳細(xì)介紹了她在道奇營(yíng)領(lǐng)導(dǎo)的研究結(jié)果，該研究位于美國(guó)東部帝王蝶夏季繁殖范圍的核心地帶。

Debinski是該項(xiàng)目的四位首席研究員之一，她領(lǐng)導(dǎo)了對(duì)美國(guó)東部帝王蝶的研究，這些帝王蝶在墨西哥過(guò)冬，在落基山脈以東度過(guò)夏天。帝王蝶——包括美國(guó)西部帝王蝶，它們?cè)诩永Ｄ醽嗊^(guò)冬，在落基山脈以西度過(guò)夏天——最近被提議列入美國(guó)《瀕危物種法》的受威脅物種名單。該論文的合著者包括另外三位蝴蝶生態(tài)學(xué)家：加州大學(xué)戴維斯分校的Elizabeth Crone、佐治亞大學(xué)的Sonia Altizer 和愛(ài)荷華州立大學(xué)的Norah Warchola。

Debinski表示，她的團(tuán)隊(duì)希望發(fā)現(xiàn)環(huán)境變化和氣候變化正在影響道奇營(yíng)（Camp Dodge）帝王蝶種群重要事件的物候（時(shí)間），包括到達(dá)和離開(kāi)的日期以及它們?cè)谝巴庀募緮?shù)量高峰的時(shí)間。

同樣，該團(tuán)隊(duì)研究了道奇營(yíng)帝王蝶的寄主植物——乳草（milkweed）的物候變化，雌性帝王蝶在乳草中產(chǎn)卵，乳草也是道營(yíng)地帝王蝶毛蟲(chóng)的主要食物來(lái)源。研究人員想知道乳草的物候變化是否與蝴蝶的變化同時(shí)發(fā)生。

該研究的實(shí)地部分于2020年完成。帝王蝶卵被錯(cuò)開(kāi)間隔放置在乳草植物上，以評(píng)估帝王蝶春季到達(dá)時(shí)間的變化（如果存在）是否影響幼蟲(chóng)的發(fā)育。一組被放置在比帝王蝶歷史記錄到達(dá)日期早兩周的位置，另一組被放置在預(yù)計(jì)到達(dá)日期的位置，第三組被放置在比平時(shí)晚兩周的位置。

帝王蝶幼蟲(chóng)。?Rhododendrites，CC BY 4.0

隨著時(shí)間的推移，乳草標(biāo)本的采集時(shí)間越來(lái)越晚，這表明乳草開(kāi)花時(shí)間越來(lái)越長(zhǎng)，帝王蝶成年后在野外停留的時(shí)間也越來(lái)越長(zhǎng)，這實(shí)際上預(yù)示著一種變化。其代價(jià)可能包括昆蟲(chóng)更長(zhǎng)時(shí)間地接觸捕食者或寄生蟲(chóng)，或者形成生態(tài)學(xué)家所說(shuō)的“發(fā)育陷阱”。例如，卵可能產(chǎn)得太晚，以至于無(wú)法發(fā)育成成蟲(chóng)，或者成蟲(chóng)可能在條件不再適合秋季遷徙時(shí)從蛹中出來(lái)。

雖然實(shí)地調(diào)查顯示，帝王蝶的到達(dá)時(shí)間在2003年至2019年之間沒(méi)有變化，但實(shí)驗(yàn)表明，這種變化代價(jià)高昂。在道奇營(yíng)實(shí)驗(yàn)中，當(dāng)孵化時(shí)間與自然帝王蝶的時(shí)間相匹配時(shí)，早期幼蟲(chóng)的存活率較高，而當(dāng)卵孵化時(shí)間錯(cuò)配，即物候錯(cuò)配（Phenological Mismatch）——提前兩周時(shí)，存活率最低。這一發(fā)現(xiàn)可能與美國(guó)東部山脈其他地區(qū)的帝王蝶種群有關(guān)，特別是如果它們所依賴(lài)的乳草物種正在經(jīng)歷與乳草不同的物候變化。

發(fā)生物候錯(cuò)配時(shí)，不同物種的物候變化速度不一致，可能導(dǎo)致生態(tài)關(guān)系的破壞。例如：植物開(kāi)花時(shí)間提前，但傳粉昆蟲(chóng)的活動(dòng)時(shí)間未相應(yīng)調(diào)整，導(dǎo)致傳粉效率下降。鳥(niǎo)類(lèi)遷徙時(shí)間與食物資源（如昆蟲(chóng)）的高峰期不匹配，影響鳥(niǎo)類(lèi)繁殖成功率。

該研究還顯示，道奇營(yíng)的帝王蝶種群增長(zhǎng)在2003年至2019年間下降——這一發(fā)現(xiàn)與美國(guó)魚(yú)類(lèi)和野生動(dòng)物管理局的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)一致，該數(shù)據(jù)顯示過(guò)去幾十年帝王蝶種群數(shù)量顯著下降。

關(guān)于物候?qū)W的討論通常不包括遷徙蝴蝶，因?yàn)樗鼈儠?huì)經(jīng)歷多個(gè)地方的氣候。研究表明，即使是遷徙物種也會(huì)表現(xiàn)出物候?qū)W的變化。我們掌握的物候?qū)W、種群規(guī)模和種群增長(zhǎng)率信息越多，我們就越能保護(hù)帝王蝶和許多其他值得保護(hù)的物種。

（注：本文僅代表資訊，供讀者參考，不代表平臺(tái)觀點(diǎn)。）

編譯 | Daisy

編輯 | YJ
排版 | 綠葉

參考資料略